燃烧器热防护涂层及其制备方法技术

本发明专利技术属于抗高温腐蚀涂料技术领域，具体涉及一种燃烧器热防护涂层，所述涂层的粉末X‑射线衍射图谱包括25.4±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰，48.6±0.2°衍射角(2θ)或54.8±0.2°衍射角(2θ)处的玻璃相C1‑2H8‑12O2‑4(Na2O·SiO2)8‑10。本发明专利技术的燃烧器热防护涂层结构致密、平整；能够减缓氧化进度，提高金属基材的抗高温氧化性能；能够降低涂层在实际应用中的吸水率，提高耐久性；燃烧器热防护涂层机械性能优异；具有优异的抗热震性能；其使用方法简单，操作便捷、易控，成本低廉，绿色环保，在未来的金属高温表面涂层防护技术发展中具有重要的应用前景。

Thermal protective coatings for burners and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
燃烧器热防护涂层及其制备方法
本专利技术属于抗腐蚀涂料
，具体涉及一种燃烧器热防护涂层及其制备方法。
技术介绍
燃烧器是使燃料和空气以一定方式喷出混合燃烧的装置，广泛用于工业生产、国防军事、民用家居等领域。燃烧器的工作原理为，空气和燃料组成的混合物在燃烧室炉膛内燃烧，然后在燃烧室喷嘴处以一定速率喷出热烟气流，为外界提供热量。燃烧室炉膛一般为金属材料，长时间处于高温环境下工作，金属表面会受到环境中氧、氮、硫等元素的氧化性侵蚀，在材料表面生成金属氧化物薄膜并逐渐脱落，从而使材料丧失力学性能直至被破坏，影响其工作性能的发挥，这种现象被称为金属的高温氧化腐蚀。随着科技的发展和工艺的改进，复杂的工作环境对燃烧器金属材料的耐化学腐蚀性能要求越来越高。因此开展防护涂层相关技术研究，将其应用于燃烧器显得尤为迫切。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种燃烧器热防护涂层，该涂层的耐化学氧化腐蚀性能优异。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：燃烧器热防护涂层，所述涂层的粉末X-射线衍射图谱包括25.4±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰，48.6±0.2°衍射角(2θ)或54.8±0.2°衍射角(2θ)处的玻璃相C1-2H8-12O2-4(Na2O·SiO2)8-10。所述25.4±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰，48±0.2°衍射角(2θ)或54±0.2°衍射角(2θ)处的玻璃相C1-2H8-12O2-4(Na2O·SiO2)8-10，均是在室温固化时，测得的粉末X-射线衍射图谱得到的。所述粉末X-射线衍射图谱是指实验观测到的衍射图或源自其的参数，通过峰位置(横坐标)及峰强度(纵坐标)表征粉末X-射线衍射图谱。所述2θ是指基于X-射线衍射实验的实验设置的以度计的峰位置且为衍射图谱的常见横坐标单位，如果在入射光束与某一晶面形成角θ(θ)时反射被衍射，则以角2θ(2θ)记录反射的光束。本领域技术人员公知，峰位置2θ会显示一定程度的可变性，通常，多达0.1-0.2度，视用于测量衍射的装置而定。进一步，所述涂层的粉末X-射线衍射图谱还包括36.1±0.2°、38.2±0.2°、43.8±0.2°、58.2±0.2°和64.8±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰。进一步，所述25.4±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰为α-Al2O3和锐钛型二氧化钛。进一步，所述38.2±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰为γ-Al2O3。进一步，800℃，所述涂层发生了相变，涂层的粉末X-射线衍射图谱包括32.2±0.2°或70.6±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰。进一步，所述32.2±0.2°或70.6±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰为金红石型二氧化钛。进一步，800℃，所述涂层发生了相变，涂层的粉末X-射线衍射图谱还包括26.4±0.2°、36.2±0.2°、43.4±0.2°、57.2±0.2°和63.6±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰。进一步，所述26.4±0.2°、36.2±0.2°、43.4±0.2°、57.2±0.2°和63.6±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰为α-Al2O3和锐钛型二氧化钛。进一步，所述燃烧器热防护涂层为NiCrAlY/陶瓷骨料梯度涂层。进一步，所述陶瓷骨料由以下组分组成：三氧化二铝、二氧化钛、氧化镁、二氧化硅、硫酸钡和玻璃粉。进一步，以质量份计，所述陶瓷骨料由以下组分组成：三氧化二铝78-80份、二氧化钛11-13份、氧化镁1-2份、二氧化硅1-2份、硫酸钡1-1.5份和玻璃粉1-1.5份。本专利技术的目的之二在于保护所述燃烧器热防护涂层的制备方法，包括以下步骤：先用等离子喷涂法在不锈钢基体表面制备NiCrAlY金属粘结层，然后将陶瓷骨料混合均匀制备陶瓷料浆，将陶瓷料浆喷涂在NiCrAlY粘结层上，室温放置24-48h阴干。进一步，等离子喷涂过程的参数设置为：喷涂电压60-70V，喷涂电流400-500A，氩气流量为0.8-1.0MPa，氢气流量为0.4-0.6MPa，载流气流量为400-500g/min，喷涂厚度为150-200μm，喷涂距离为300-400㎜。进一步，料浆喷涂参数设置为：喷涂气压≥1.2MPa，喷涂角度40-50°，喷涂厚度为90-120μm，喷涂距离为150-200㎜。进一步，还包括以下步骤：阴干后，在600-800℃下烧结固化。本专利技术的目的还在于保护所述涂层在燃烧器防护中的应用。附图说明图1为实施例1的燃烧器热防护涂层的结构示意图；图2为实施例1的NiCrAlY粉末和NiCrAlY涂层的XRD分析图谱；图3为实施例1中NiCrAlY涂层的表面形貌图；图4为实施例1中烧结前的燃烧器热防护涂层的界面形貌图；图5为实施例1中烧结后的燃烧器热防护涂层的界面形貌图；图6为实施例1中经800℃温度下烧结固化前后的燃烧器热防护涂层的XRD分析图谱；图7为对比例1的燃烧器热防护涂层的结构示意图；图8为对比例1中烧结后的燃烧器热防护涂层的界面形貌图；图9为抗高温氧化动力学曲线；图10a为实施例1制得的燃烧器热防护涂层的界面区域在1050℃恒温氧化120h后的界面形貌图，图10b为实施例1制得的燃烧器热防护涂层的界面区域在1050℃恒温氧化120h后的界面区域电子能谱图；图11为实施例1及对比例1制得的燃烧器热防护涂层的结合强度测试结果图；图12为实施例1及对比例1制得的燃烧器热防护涂层的热震性能测试结果图；图13为实施例1及对比例1制得的燃烧器热防护涂层在800℃热震后的失效形貌图，其中，13a为对比例1制得的燃烧器热防护涂层在800℃热震后的失效形貌图，13b为实施例1制得的燃烧器热防护涂层在800℃热震后的失效形貌图。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的燃烧器热防护涂层结构致密、平整。本专利技术的燃烧器热防护涂层能够减缓氧化进度，提高金属基材的抗高温氧化性能。本专利技术的燃烧器热防护涂层能够降低涂层在实际应用中的吸水率，提高耐久性。本专利技术的燃烧器热防护涂层机械性能优异。本专利技术的燃烧器热防护涂层具有优异的抗热震性能，从而能够延长金属基材的使用寿命。本专利技术的防护涂层的使用方法简单，操作便捷、易控，成本低廉，绿色环保，在未来的金属高温表面涂层防护技术发展中具有重要的应用前景。具体实施方式所举实施例是为了更好地对本专利技术的内容进行说明，但并不是本专利技术的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1燃烧器热防护涂层，其制备方法为：先用等离子喷涂法(喷涂电压65V，喷涂电流450A，氩气流量为0.8MPa，氢气流量为0.4MPa，载流气流量为400g/min，喷涂厚度为200μm，喷涂距离为300㎜)在304不锈钢基体表面制备NiCrAlY金属粘结层，然后将三氧化二铝80份、二氧化钛11份、氧化镁1份、二氧化硅1份、硫酸钡1.5份和玻璃粉1.5份(均以质量份计)混合均匀，制备陶瓷料浆，用普通喷枪将陶瓷料浆喷涂(喷涂气压1.2MPa，喷涂角度45°，喷涂厚度为100μm，喷涂距离为150㎜)在NiCrAlY粘结层上，室温放置24h阴干；结构示意图如图1所示。对经等离子喷涂前的NiCrAlY粉末和喷涂后的NiCrAlY涂层进行物相分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.燃烧器热防护涂层，其特征在于，所述涂层的粉末X‑射线衍射图谱包括25.4±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰，48.6±0.2°衍射角(2θ)或54.8±0.2°衍射角(2θ)处的玻璃相C1‑2H8‑12O2‑4(Na2O·SiO2)8‑10。

【技术特征摘要】
1.燃烧器热防护涂层，其特征在于，所述涂层的粉末X-射线衍射图谱包括25.4±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰，48.6±0.2°衍射角(2θ)或54.8±0.2°衍射角(2θ)处的玻璃相C1-2H8-12O2-4(Na2O·SiO2)8-10。2.根据权利要求1所述的燃烧器热防护涂层，其特征在于，所述涂层的粉末X-射线衍射图谱还包括36.1±0.2°、38.2±0.2°、43.8±0.2°、58.2±0.2°和64.8±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰。3.根据权利要求1或2所述的燃烧器热防护涂层，其特征在于，所述25.4±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰为α-Al2O3和锐钛型二氧化钛。4.根据权利要求2或3所述的燃烧器热防护涂层，其特征在于，所述38.2±0.2°衍射角(2θ)处的衍射峰为γ-Al2O3。5.根据权利要求1、2、3或4所述的燃烧器热防护涂层，其特征在于，所述燃烧器热防护涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝辉，杨宏波，刘娜，刘志成，王建新，易同斌，陶睿，罗平，舒心，罗伟，
申请(专利权)人：刘朝辉，
类型：发明
国别省市：重庆,50